CN118117299A - 一种具备自动室分监测功能的天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种具备自动室分监测功能的天线系统，包括信号检测器和天线主体单元、供电单元、天线外壳和底座，信号检测器用于接收室分天线的无线射频信号并进行信号解调处理以获取基带信号的信号测量信息，并根据所接收到的信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现异常或故障；还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令；天线主体单元，用于将馈线上传播的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反的变换，以收发无线射频信号；天线主体单元包含阵子、反射板和天线接头。本发明通过集成信号检测器，可以更多维度的获得天线的信息，从而能够自行精确的判断天线信号的状态。

Description

一种具备自动室分监测功能的天线系统
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种具备自动室分监测功能的天线系统。
背景技术
室分天线包括室内吸顶天线、板状天线等，是移动通信室分系统主流应用的天线，主要用于室内信号覆盖，在网络时代室内语音、数据、高速多媒体业务呈现密集分布特征，室内分布系统将在网络建设和优化中发挥重要的作用。
但传统的室分天线都是无源的，无法被直接监控，室分故障问题不能及时发现，维护被动触发方式，不利于用户感知；室分天线分布在不同区域，故障隐形化；针对这些情况，目前常用以下两种方法来对室分天线的检测和监测：
一种方法是将无源的室分天线变成有源的天线，从而可以实现对室分天线的检测和监测。如专利号CN114584161A《一种5G室分末端天线监控装置》，就提出了一种新型的室分天线，是将无源室分天线变成有源天线：一种5G室分末端天线监控装置，其特征在于，所述5G单路移频远端机包括第二单片机、FPGA同步模块、时钟芯片、第二混频器、第二多功器；其中，第二混频器、第二单片机、时钟芯片、FGPA同步模块之间两两相互连接，第二多功器的输出端连接第二混频器的输入端。但是这种方法的弊端是，有源天线的成本高，而且，需要远程供电，部署复杂，应用场景受限，也大大提高了室分建设的成本。
另外一种方法是在传统的无源室分天线上，集成蓝牙或RFID模块，通过这些模块对天线链路进行检测和判断。如专利号CN112311417B《一种室分天线及室分天线的信息传输方法》就提出了一种基于蓝牙模块进行天线链路检测的监测方法。基于蓝牙或RFID模块的方法，都需要在传统室分系统里馈入蓝牙信号或RFID信号，通过对末端天线的蓝牙信号或RFID信号进行检测和判断，得出室分链路是否出现异常。然而该方法的弊端是，不是直接对室分天线发出的射频信号进行判断，无法识别天线发射的真实的信号。只能通过蓝牙或RFID信号（如860到960MHZ的RFID信号）的类比推理，实现对天线链路进行判断，这只是一个“大致”的判断，不能完全识别真实天线的射频信号的变化。同时，该方法需要增加蓝牙或RFID网关，成本高。
可见，目前缺乏成本低且能够自行精确判断天线状态的室分天线。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种具备自动室分监测功能的天线系统，通过集成信号检测器，获得4G/5G室分天线的RSRP、SINR、RSSI、频点、频段等信号测量信息，不仅仅能够判断天线的“通与断”，还可以更多维度的获得天线的信息，从而能够更加精确的判断天线信号的状态。
本发明的技术方案是这样实现的：一种具备自动室分监测功能的天线系统，信号检测器、天线主体单元、供电单元、天线外壳和底座，所述天线外壳和底座相连接可形成用于容纳信号检测器、天线主体单元和供电单元的安装空间，其中
信号检测器，用于接收室分天线的无线射频信号并进行信号解调处理，以获取基带信号的信号测量信息，并根据所接收到的信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现异常或故障，然后将所述监测结果基于网络传输至网管平台；所述信号测量信息包括但不限于有用信号与干扰信号比SINR、参考信号接收功率RSRP、参考信号接收质量RSRQ、信号强度指示RSSI、信号的频点信息和信号的频段信息；所述异常或故障包括但不限于天线异常、天线链路异常、上行信号强度异常、频段减少和/或频段增加的情形；并根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令，将所述告警信息上报至网管平台，而所述决策指令则由信号检测器继续执行；
天线主体单元，用于将馈线上传播的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反的变换，以实现导行波和电磁波的转换；所述天线主体单元包含阵子、反射板和天线接头，所述阵子安装在所述反射板上，所述天线接头设于所述反射板上并延伸出天线外壳外；其中，阵子是天线上的关键元器件，具有导向和放大电磁波的作用，使天线接收到的电磁信号更强；反射板的主要作用是提高天线的辐射功率和接收质量，通过将电磁波集中反射到特定方向，反射板能增强天线的辐射效果，增加天线的收发距离，从而提高增益；同时，反射板可以调整信号的方向，优化天线的方向性，强化信号的传输和接收方向；在接收时，反射板能增强接收信号强度，改善接收效果。此外，反射板还可以减少信号干扰，提高信号的稳定性和可靠性；
供电单元，用于为信号检测器及天线主体单元供电。
优选的，所述信号检测器包括信号接收器、信号判决器和信号回传单元，其中
信号接收器用于全频段接收室分天线所发出的射频信号，并对频段外的信号进行滤波处理；
信号判决器用于对信号接收器处理后的射频信号进行处理，以得到该基带信号的信号测量信息，并根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现异常或故障；还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令，所述决策指令由所述信号判决器继续执行；
信号回传单元用于将所述不同级别告警信息通过网络传输的方式发送至网管平台。
优选的，根据不同故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的步骤包括
当检测到室分天线出现天线异常时，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
室分天线出现天线链路异常时，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
室分天线出现上行信号强度异常时，启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
室分天线出现频段减少的情形，并且该减少频段所归属的运营商有信号频段来覆盖时，启动三级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；而若该减少频段所归属的运营商没有信号频段来覆盖，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
室分天线出现频段增加的情形时，启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
优选的，所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到的参考信号接收功率RSRP值是否高于该天线所对应的RSRP预设判决阈值ThRSRP；是，则判定该天线信号正常；
否，则启动决策指令并发送至所述信号判决器，要求信号判决器对该天线每间隔预设时间Δt1执行一次参考信号接收功率RSRP值检测，若RSRP值低于ThRSRP的累计检测次数达到预设检测次数M，判定该天线存在异常，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
优选的，所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线链路异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
将当日检测到的RSRPi与前一日所检测到的RSRPi-1进行对比；
若RSRPi>RSRPi-1或者｜RSRPi-RSRPi-1｜<预设差值T，并且RSRPi>预设判决阈值ThRSRP，则判断天线链路正常工作；
若RSRPi<RSRPi-1且RSRPi>预设判决阈值ThRSRP，则确定｜RSRPi-1-RSRPi｜/RSRP0的值是否低于预设百分比，是则天线链路存在工作异常的风险，启动优先观察机制；
若RSRPi<RSRPi-1且RSRPi<预设判决阈值ThRSRP，则确定｜RSRPi-1-RSRPi｜/RSRP0的值是否低于预设百分比，则判断天线链路存在异常，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
优选的，所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现上行信号强度异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到信号强度指示RSSI值是否在该天线所对应的预设RSSI下限判决阈值ThRSSI1和预设RSSI上限判决阈值ThRSSI2之间，其中ThRSSI1<ThRSSI2；是，则所检测天线收到的上行信号正常；
若当前所接收到的信号强度指示RSSI值<ThRSSI1，表示所检测天线收到的上行信号太弱，则启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
若当前所接收到的信号强度指示RSSI值>ThRSSI2，表示所检测天线收到的上行信号太强，则启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
优选的，所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到的有用信号与干扰信号比SINR值是否高于该天线所对应的SINR预设判决阈值ThSINR；是，则判定天线信号正常；
否，则启动决策指令并下发至所述信号判决器，要求信号判决器对该天线每间隔预设时间Δt2执行一次用信号与干扰信号比SINR值检测，若SINR值低于ThSINR的累计检测次数达到预设检测次数N，则判定该天线存在异常，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
优选的，所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现频段减少或频段增加，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
将当次所接收到的有用频段与上一次所接收到的有用频段进行对比，判断同一天线是否存在频段减少或频段增加的情形；
若确定存在频段减少的情形，则判断所减少的频段归属于哪个运营商，然后根据上一次上报的检测结果确定该天线是否有该运营商的信号频段来覆盖，是则启动三级告警上报并生成相应工单发送至网管平台，否则启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
若确定存在频段增加的情形，则判断所增加的频段归属于哪个运营商，然后根据上一次上报的检测结果确定该天线是否有该运营商的信号频段来覆盖，是则启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台，否则启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
优选的，具备自动室分监测功能的天线系统还包括信号切换开关，所述信号切换开关分别与所述天线主体单元、所述信号检测器相连接，通过信号切换开关的切换以使信号检测器直接从馈线上获取输入到室分天线的无线射频信号或者从天线主体单元上获取室分天线的无线射频信号。
优选的，具备自动室分监测功能的天线系统还包括供电单元，所述供电单元与所述信号检测器相连接，用于为信号检测器供电；所述供电单元可通过输入到室分天线的馈线进行充电
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明天线系统通过集成信号检测器、天线主体单元以及供电单元，形成了一体化、新型的智慧天线，信号检测器能够获取末端天线基带信号的RSRP、SINR、RSSI、频点、频段等信号测量信息，并且基于信号检测器的判决机制确定天线是否出现异常或故障，并且还能根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息通知工作人员处理；相较于现有集成有蓝牙或RFID模块的室分天线只能通过类比推理和判断而言，本发明是直接识别室分天线发出的射频信号，可以更多维度的获得天线的信息，能够自行精准识别天线的射频信号变化，进而能够精准判断天线的异常或故障情况。本发明天线由于集成了信号检测器，可以实现对室分天线的可管可控。而且本发明天线集成的信号检测器成本低，相较于现有技术，可以满足客户低成本、大规模建网的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具备自动室分监测功能的天线系统的一实施例的结构框图；
图2为信号检测器的结构框图；
图3为本发明具备自动室分监测功能的天线系统的另一实施例的结构框图；
图4为本发明具备自动室分监测功能的天线系统的又一实施例的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中，能够实现室分天线自行监测的有源室分天线以及集成有蓝牙或RFID模块的室分天线，本发明实施方式提出一种新型的室分天线，不仅成本低，而且能够直接识别室分天线发出的射频信号，可以更多维度的获得天线的信息，能够自行精准识别天线的射频信号变化，进而能够精准判断天线的异常或故障情况。
具体可参见图1，本发明实施方式公开的一种具备自动室分监测功能的天线系统，包括信号检测器、天线主体单元、供电单元、天线外壳和底座，所述天线外壳和底座相连接可形成用于容纳信号检测器、天线主体单元和供电单元的安装空间；其中
信号检测器，用于接收室分天线的无线射频信号并进行信号解调处理，以获取基带信号的信号测量信息，并根据所接收到的信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现异常或故障，然后将所述监测结果基于网络传输至网管平台；所述信号测量信息包括但不限于有用信号与干扰信号比SINR（Signal to Interference plus NoiseRatio）、参考信号接收功率RSRP（Reference Signal Receiving Power）、参考信号接收质量RSRQ（Reference Signal Receiving Quality）、信号强度指示RSSI（Received SignalStrength Indication）、信号的频点信息、信号的频段信息和PCI（Physical CellIdentifier）物理小区标识等；所述异常或故障包括但不限于天线异常、天线链路异常、上行信号强度异常、频段减少和/或频段增加的情形；并根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令，将所述告警信息上报至网管平台，而所述决策指令则由信号检测器继续执行；
天线主体单元，用于将馈线上传播的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反的变换，以实现导行波和电磁波的转换；所述天线主体单元包含阵子、反射板和天线接头，所述阵子安装在所述反射板上，所述天线接头设于所述反射板上并延伸出天线外壳外；其中，阵子是天线上的关键元器件，具有导向和放大电磁波的作用，使天线接收到的电磁信号更强；反射板的主要作用是提高天线的辐射功率和接收质量，通过将电磁波集中反射到特定方向，反射板能增强天线的辐射效果，增加天线的收发距离，从而提高增益；同时，反射板可以调整信号的方向，优化天线的方向性，强化信号的传输和接收方向；在接收时，反射板能增强接收信号强度，改善接收效果。此外，反射板还可以减少信号干扰，提高信号的稳定性和可靠性；
供电单元，用于为信号检测器及天线主体单元供电。
本实施例中，通过天线外壳和底座相连接形成可用于固定和支撑信号检测器、供电单元以及天线主体单元的容纳空间，通过系统性的组合，使得本发明天线系统形成一个完整的具备自动室分监测功能的天线产品和系统。
其中，本发明天线包括但不限于蘑菇头天线和板状天线。
本实施例中，通过在无源室分天线上集成信号检测器，相较于现有技术中将无源室分天线变成有源室分天线，成本更低；而且本发明的信号检测器可集成数据分析和处理的智能系统，能够对室分天线的射频信号进行解调处理，并对解调后的基带数据结果进行数据分析和判断，形成不同级别的告警信息或决策指令，并将告警信息上报给网管平台通知工作人员处理，相较于现有集成有蓝牙或RFID模块的室分天线只能通过类比推理和判断而言，本发明是直接识别室分天线发出的射频信号，可以更多维度的获得天线的信息，能够自行精准识别天线的射频信号变化，进而能够精准判断天线的异常或故障情况。
而且，本发明天线中集成的信号检测器，信号判决器中集成了大数据分析的处理机制，能根据所反馈过来的信息，持续跟进和分析，可以分析出对应的天线出现异常的概率，便于运营商的运维人员提前做好维护工作，规避一些可能出现的故障问题，降低出现故障的风险。
具体的，如图2所示，所述信号检测器包括信号接收器、信号判决器和信号回传单元，其中：
信号接收器用于全频段接收室分天线所发出的射频信号，信号机接收器接收射频信号，可以采用有线耦合信号的方式或者采用空间无线耦合信号的方式全频段接收室分天线所发出的射频信号，如200MHz到7000MHz带宽的信号的接收，并对频段外的信号进行滤波处理；
信号判决器用于对信号接收器处理后的射频信号进行处理，如进行射频下变频、模拟转换、数字下变频以及基带解调处理等，以得到该基带信号的信号测量信息，如SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比）、RSRP（ReferenceSignal Receiving Power，参考信号接收功率）、RSRQ（Reference Signal ReceivingQuality，参考信号接收质量）、RSSI（Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示）、信号的频点信息、信号的频段信息、PCI（Physical Cell Identifier）物理小区标识等，并根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现异常或故障；还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令，所述决策指令由所述信号判决器继续执行；
信号回传单元用于将所述不同级别告警信息通过网络传输的方式发送至网管平台。其中可在信号回传单元中配置相应的运营商的SIM卡，并能够接收或发射运营商的4G/NB-IOT/5G网络的信号，可以实现无线信号的收发处理。具体采用4G或NB-IOT或5G网络传输，可以结合不同的应用场景以及该场景下网络信号的强弱来进行自适应的选择具体制式的传输网络；比如，在信号传输量少，功耗要求低的应用场景，可以优先选择NB-IOT网络。
其中，运营商4G/NB-IOT/5G网络，作为一个覆盖网络，主要是起到通信链路的作用。主要是将信号判决器的信号判决的结果，基于运营商4G/NB-IOT/5G网络，回传给后端网管系统。
本实施例中，通过在信号判决器中设置相应判决机制和判决准则，对采集到的信号特征进行分析和判别，从而分析室分天线是否出现信号异常，如：频点丢失、信号断路等，并将判决结果上报给网管平台，以便于后台工作人员及时处理并进行维护，规避一些可能出现的故障问题，降低天线出现故障的风险。
本实施例中，具体的，根据不同故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的步骤包括：
当检测到室分天线出现天线异常时，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
当室分天线出现天线链路异常时，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
当室分天线出现上行信号强度异常时，启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
当室分天线出现频段减少的情形，并且该减少频段所归属的运营商有信号频段来覆盖时，启动三级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；而若该减少频段所归属的运营商没有信号频段来覆盖，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
当室分天线出现频段增加的情形时，启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
本实施例中，当室分天线出现天线异常或者天线链路异常时，证明此时天线出现的问题已经严重影响到射频信号的收发，亟需维护人员优先解决，因此此时需要启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；而天线是否异常以及天线链路是否异常，主要通过监测RSRP和SINR相关数值是否在相应预设值范围内来确定。
而当室分天线出现上行信号强度异常，即上行信号太弱或者上行信号太强时，证明此时各天线之间存在信号干扰，信号虽然能正常收发但大概率会影响到信号解调，但并没有天线异常或者天线链路异常出现的故障问题严重，因此此时需要启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
而当室分天线出现频段减少的情形，若该减少频段所归属的运营商没有信号频段来覆盖，则该丢失的频段，已经影响到该运营商在该区域的覆盖了，则需要启动一级告警上报（高优先级）以及相应的工单派发处理；而若该减少频段所归属的运营商有信号频段来覆盖，则该运营商在在该区域覆盖有频点，虽然射频信号收发受到影响以至于所发出信息有所确实，但是紧急情况并没有天线异常、天线链路异常和上行信号强度异常严重，因此此时启动三级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
而当室分天线出现频段增加的情形，若该减少频段所归属的运营商有信号频段来覆盖，则说明该运营商增加了频点，加强该区域的容量覆盖；而若该减少频段所归属的运营商没有信号频段来覆盖，则该增加的频段，已经作为该运营商在该区域的主力覆盖频点了；因此，无论该减少频段所归属的运营商有没有信号频段来覆盖，此时频段增加的情形相对于天线异常、天线链路异常、上行信号强度异常和频段减少的情况来说，影响没那么大，因此此时启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
其中，信号判决器根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现异常或故障，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制，可采用以下的一种或几种处理机制：
（1）信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到的参考信号接收功率RSRP值是否高于该天线所对应的RSRP预设判决阈值ThRSRP；是，则判定该天线信号正常；
否，则启动决策指令并发送至所述信号判决器，要求信号判决器对该天线每间隔预设时间Δt1执行一次参考信号接收功率RSRP值检测，若RSRP值低于ThRSRP的累计检测次数达到预设检测次数M，判定该天线存在异常，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
本实施例中，具体的，首先结合该室分天线的实际情况，在信号检测器中设定相应RSRP预设判决阈值ThRSRP（如ThRSRP=-60dBm），若检测天线的RSRP值高于阈值ThRSRP，判定天线信号正常；而若检测到天线的RSRP值低于阈值ThRSRP，信号判决器启动决策指令，要求信号判决器对该天线执行多次RSRP检测和判断处理，确认天线是真正存在工作故障问题，具体决策指令为：每间隔预设时间Δt1，执行一次RSRP检测和判断。
信号判决器在执行该决策指令的过程中：
如果检测到当次的RSRP值高于ThRSRP，则间隔预设时间Δt1后，再进行一次检测，如果检测到当次的RSRP值再次高于ThRSRP，则退出检测，说明天线信号正常，也同时说明了上次检测到的RSRP值低于ThRSRP，可能是偶发性的误检查。
如果执行检测的RSRP值低于ThRSRP，则执行次数器累加1次，继续进行检测；再间隔预设时间Δt1后，再进行一次检测，如果RSRP值低于ThRSRP，则执行次数器累加1次，继续进行检测；当RSRP值低于ThRSRP的累计检测次数达到预设检测次数M，说明该天线确实存在异常，启动一级告警（高优先级）上报并生成相应工单发送至网管平台。
（2）信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线链路异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
将当日检测到的RSRPi与前一日所检测到的RSRPi-1进行对比；
若RSRPi>RSRPi-1或者｜RSRPi-RSRPi-1｜<预设差值T，并且RSRPi>预设判决阈值ThRSRP，则判断天线链路正常工作；
若RSRPi<RSRPi-1且RSRPi>预设判决阈值ThRSRP，则确定｜RSRPi-1-RSRPi｜/RSRP0的值是否低于预设百分比（如20%），是则启动持续的优先观察机制，天线信号存在持续下降的风险，天线链路有工作异常的风险；
若RSRPi<RSRPi-1且RSRPi<预设判决阈值ThRSRP，则确定｜RSRPi-1-RSRPi｜/RSRP0的值是否低于预设百分比（如20%），则判断天线链路存在异常，启动一级告警（高优先级）上报并生成相应工单发送至网管平台。
（3）信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现上行信号强度异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到信号强度指示RSSI值是否在该天线所对应的预设RSSI下限判决阈值ThRSSI1和预设RSSI上限判决阈值ThRSSI2之间，其中ThRSSI1<ThRSSI2；是，则所检测天线收到的上行信号正常；
若当前所接收到的信号强度指示RSSI值<ThRSSI1，表示所检测天线收到的上行信号太弱，则启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
若当前所接收到的信号强度指示RSSI值>ThRSSI2，表示所检测天线收到的上行信号太强，则启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
本实施例中，结合天线的实际情况，在信号检测器中设定独立的预设RSSI下限判决阈值ThRSSI1和预设RSSI上限判决阈值ThRSSI2，如果检测到天线的RSSI持续过低，即持续低于ThRSSI1，说明该天线收到的上行信号太弱，可能导致解调失败，启动二级告警（次高优先级）上报以及相关的工单派发处理。如果检测到天线的RSSI持续过高，即持续高于ThRSSI2，说明该天线收到的上行信号太强，相互之间的干扰太大，也影响信号解调，启动二级告警（次高优先级）上报以及相关的工单派发处理。
（4）所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到的有用信号与干扰信号比SINR值是否高于该天线所对应的SINR预设判决阈值ThSINR；是，则判定天线信号正常；
否，则启动决策指令并下发至所述信号判决器，要求信号判决器对该天线每间隔预设时间Δt2执行一次用信号与干扰信号比SINR值检测，若SINR值低于ThSINR的累计检测次数达到预设检测次数N，则判定该天线存在异常，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
本实施例中，SINR表示接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰）的强度的比值。具体的，可结合天线的实际情况，在信号检测器中设定独立的SINR预设判决阈值ThSINR，如果检测天线的SINR值高于ThSINR，判定天线信号正常，且天线周边环境干扰比较少；而若检测到天线的SINR值低于ThSINR，则启动决策指令，要求信号判决器对该天线执行多次SINR检测和判断处理，确认天线是真正存在工作故障问题，具体决策指令为：每间隔预设时间Δt2，执行一次SINR检测和判断。
信号判决器在执行该决策指令的过程中：
如果检测到当次的SINR值高于ThSINR，则间隔预设时间Δt2后，再进行一次检测，如果检测到当次的SINR值再次高于ThSINR，则退出检测，说明天线正常；同时也说明上次检测到的SINR电平值低于ThSINR，可能是偶发性的误检查。
如果执行检测的SINR值低于ThSINR，则执行次数器累加1次，继续进行检测；再间隔预设时间Δt2后，再进行一次检测，如果SINR值低于ThSINR，则执行次数器累加1次，继续进行检测；当SINR值低于ThSINR的累计检测次数达到N次，说明该天线确实异常，启动一级告警上报（高优先级）以及相应的工单派发处理。
（5）所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现频段减少或频段增加，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
将当次所接收到的有用频段与上一次所接收到的有用频段进行对比，判断同一天线是否存在频段减少或频段增加的情形；在本发明其中一实施例中，有用频段可以是指RSRP值大于ThRSRP的频段信号；当然，也可以采用其他判别信号有效的方式来确定或定义有用频段，本发明就不在此一一列举。
若确定存在频段减少的情形，则判断所减少的频段归属于哪个运营商，然后根据上一次上报的检测结果确定该天线是否有该运营商的信号频段来覆盖，是则启动三级告警（低优先级）上报并生成相应工单发送至网管平台，否则启动一级告警（高优先级）上报并生成相应工单发送至网管平台；本实施例中，如果上一次上报的检测结果里，没有该运营商的其他信号频段来覆盖，则该丢失的频段，已经影响到该运营商在该区域的覆盖了，则需要启动一级告警（高优先级）上报以及相应的工单派发处理。
若确定存在频段增加的情形，则判断所增加的频段归属于哪个运营商，然后根据上一次上报的检测结果确定该天线是否有该运营商的信号频段来覆盖，是则启动四级告警（最低优先级）上报并生成相应工单发送至网管平台，其中，可以附加说明信息（如运营商增加了频点，加强该区域的容量覆盖）进行上报，否则启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台，其中，可以附加说明信息（如该运营商进行翻频或更换信源处理）进行上报。本实施例中，根据上一次上报的检测结果，如果还有该运营商的信号频段来覆盖，则说明该运营商增加了频点，加强该区域的容量覆盖，则启动四级告警上报（最低优先级），并附加说明信息（如运营商增加了频点，加强该区域的容量覆盖）进行上报。如果上报的检测结果里，没有该运营商的其他信号频段来覆盖，则该增加的频段，已经作为该运营商在该区域的主力覆盖频点了，说明该运营商进行翻频或更换信源处理，则启动四级告警上报（最低优先级），并附加说明信息（如该运营商进行翻频或更换信源处理）进行上报。
以上便是信号判决器对于异常或故障情形所采用的判决依据和处理机制，需要说明的是，在具体实际应用过程中，可以结合实际进行适度的删减或组合的更改，可能是上述处理机制之一，也可能是多个处理机制的组合，均属于本发明保护的范围。
进一步的，所述信号判决器还用于根据所述信号测量信息进行综合数据分析，以得到该天线所对应区域的信号质量变化趋势并进行预测；还用于根据室分站点的历史故障问题进行数据分析，以统计常见故障问题以及相应故障周期，并上报至网管平台。
本实施例中，信号判决器可根据所监测到的RSRP、RSSI、SINR、频点、频段等信息，进行综合的数据分析，可以对该天线所对应区域的信号质量变化趋势（如：持续性的变差的趋势）得到一定的预测，以对该天线有可能存在异常进行预估并进行提前布局。同时，结合长时间的天线故障问题，结合大数据分析，可以得到一些常见的故障问题以及故障周期信息，可以提前做些智能判断和决策结果，并上报给后台管理员，便于管理员提前做些排障或预防工作，更好的保障该站点的室分网络信号覆盖，从而能够实现天线的有效监测、自动巡检和智能分析。如发现无源器件损坏频繁且多发，就要事先加强器件的检测，避免一些次品被应用到工程上，降低无源器件损坏的概率。
在本发明另一实施例中，如图3所示，具备自动室分监测功能的天线系统还包括信号切换开关，所述信号切换开关分别与所述天线主体单元、所述信号检测器相连接，通过信号切换开关的切换以使信号检测器直接从馈线上获取输入到室分天线的无线射频信号或者从天线主体单元上获取室分天线的无线射频信号。
本实施例中，当信号切换开关为直通馈线时，信号检测器可以检测来自馈线输入的无线射频信号，该信号耦合方式是有线方式；而当信号切换开关为直通天线主体单元时，信号检测器和馈线输入的无线信号的有线链路断开，此时信号检测器可以通过无线耦合来自天线主体单元的无线射频信号；通过以上这两种方式，以接收室分天线的无线射频信号。
此外，还可以结合有线耦合方式下的信号判决（源信号判决），信号检测器对“源信号”进行检测和判决，该室分天线的源信号，是通过馈线的方式传输给信号检测器，是一种“有线”耦合的方式，信号强度是无损伤的，信号质量好。同时，信号检测器还可以对无线耦合方式下的信号判决（末端信号判决），并补偿无线耦合方式下的信号插损。因为无线耦合的方式下，信号检测器是通过空中无线耦合的方式，获得室分天线信号的。空中无线传输，存在信号的损耗，所以，需要结合具体的频段，补偿相应的信号插损，信号检测器的检测结果和实际更加吻合。通过“源信号判决”和“末端信号判决”这两个检测方式的组合，可以得到更多维度的信号判决信息，进一步提升新型室分天线的智能化。
在本发明又一实施例中，如图4所示，具备自动室分监测功能的天线系统中的供电单元，与所述信号检测器相连接，用于为信号检测器供电，如提供稳定的3.3V电压，100mA电流的供电，确保信号检测器可以持续正常工作；如图4所示，所述供电单元还可通过输入到室分天线的馈线进行充电。
本实施例中，如图4所示，输入到室分天线的馈线，在传送射频信号的同时，还馈入了直流电，直流电直接接入到供电模块，以给供电模块提供持续的电能。可见，由于馈线中持续带有直流电，从而使得供电单元能够源源不断地给信号检测器提供供电保障。
下面以蘑菇头的室分天线，结合电池供电的方式，对新型室分天线的具体构成做进一步的解释。
一种具备自动室分监测功能的天线系统，由信号检测器和天线主体单元、供电单元、天线外壳和底座等构成，并形成一体化的智慧天线。其中，电池（即供电单元）和信号检测器分布在天线覆盖方向的外壳上，电池可更换、信号检测器模块按键操作方便、信号检测器指示灯显示明显；电池和监视器模块相对放置，天线较为稳定平衡；天线美观度高。
另一种具备自动室分监测功能的天线系统，也是由信号检测器和天线主体单元、供电单元、天线外壳和底座等构成，并形成一体化的智慧天线。其中，电池和信号检测器部署在天线的底座上，信号检测器模块按键及指示灯显示在安装面。支持电池可更换；电池和信号检测模块相对放置，天线较为稳定平衡；天线美观度高。
又一种具备自动室分监测功能的天线系统，也是由信号检测器和天线主体单元、供电单元、天线外壳和底座等构成，并形成一体化的智慧天线。其中，电池和信号检测器部署在天线的底座上，电池可更换，同时给电池单独配置了电池仓，在天线外壳处裸露出来。信号检测器模块按键及指示灯显示在安装面。电池和监视器模块相对放置，天线较为稳定平衡；天线美观度较高。
以上实施例是以蘑菇头的室分天线为例，本方法亦可应用于板状天线等天线，形成一体化的智慧板状天线。
综上所述，本发明天线通过集成信号检测器，能够获取末端天线基带信号的RSRP、SINR、RSSI、频点、频段等信号测量信息，并且基于信号检测器的判决机制确定天线是否出现异常或故障，并且还能根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息通知工作人员处理；相较于现有集成有蓝牙或RFID模块的室分天线只能通过类比推理和判断而言，本发明是直接识别室分天线发出的射频信号，可以更多维度的获得天线的信息，能够自行精准识别天线的射频信号变化，进而能够精准判断天线的异常或故障情况。本发明天线由于集成了信号检测器，可以实现对室分天线的可管可控。而且本发明天线集成的信号检测器成本低，相较于现有技术，可以满足客户低成本、大规模建网的需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，包括信号检测器、天线主体单元、供电单元、天线外壳和底座，所述天线外壳和底座相连接可形成用于容纳信号检测器、天线主体单元和供电单元的安装空间，其中
信号检测器，用于接收室分天线的无线射频信号并进行信号解调处理，以获取基带信号的信号测量信息，并根据所接收到的信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现异常或故障，然后将所述监测结果基于网络传输至网管平台；所述信号测量信息包括但不限于有用信号与干扰信号比SINR、参考信号接收功率RSRP、参考信号接收质量RSRQ、信号强度指示RSSI、信号的频点信息和信号的频段信息；所述异常或故障包括但不限于天线异常、天线链路异常、上行信号强度异常、频段减少和/或频段增加的情形；并根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令，将所述告警信息上报至网管平台，而所述决策指令则由信号检测器继续执行；
天线主体单元，用于将馈线上传播的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反的变换，以实现导行波和电磁波的转换；所述天线主体单元包含阵子、反射板和天线接头，所述阵子安装在所述反射板上，所述天线接头设于所述反射板上并延伸出天线外壳外；
供电单元，用于为信号检测器及天线主体单元供电。
2.根据权利要求1所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，所述信号检测器包括信号接收器、信号判决器和信号回传单元，其中
信号接收器用于全频段接收室分天线所发出的射频信号，并对频段外的信号进行滤波处理；
信号判决器用于对信号接收器处理后的射频信号进行处理，以得到该基带信号的信号测量信息，并根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现异常或故障；还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令，所述决策指令由所述信号判决器继续执行；
信号回传单元用于将所述不同级别告警信息通过网络传输的方式发送至网管平台。
3.根据权利要求1或2所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，根据不同故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的步骤包括
当检测到室分天线出现天线异常时，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
室分天线出现天线链路异常时，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
室分天线出现上行信号强度异常时，启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
室分天线出现频段减少的情形，并且该减少频段所归属的运营商有信号频段来覆盖时，启动三级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；而若该减少频段所归属的运营商没有信号频段来覆盖，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
室分天线出现频段增加的情形时，启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
4.根据权利要求2所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，
所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到的参考信号接收功率RSRP值是否高于该天线所对应的RSRP预设判决阈值ThRSRP；是，则判定该天线信号正常；
否，则启动决策指令并发送至所述信号判决器，要求信号判决器对该天线每间隔预设时间Δt1执行一次参考信号接收功率RSRP值检测，若RSRP值低于ThRSRP的累计检测次数达到预设检测次数M，判定该天线存在异常，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
5.根据权利要求2所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，
所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线链路异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
将当日检测到的RSRPi与前一日所检测到的RSRPi-1进行对比；
若RSRPi>RSRPi-1或者｜RSRPi-RSRPi-1｜<预设差值T，并且RSRPi>预设判决阈值ThRSRP，则判断天线链路正常工作；
若RSRPi<RSRPi-1且RSRPi>预设判决阈值ThRSRP，则确定｜RSRPi-1-RSRPi｜/RSRP0的值是否低于预设百分比，是则天线链路存在工作异常的风险，启动优先观察机制；
若RSRPi<RSRPi-1且RSRPi<预设判决阈值ThRSRP，则确定｜RSRPi-1-RSRPi｜/RSRP0的值是否低于预设百分比，则判断天线链路存在异常，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
6.根据权利要求2所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，
所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现上行信号强度异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到信号强度指示RSSI值是否在该天线所对应的预设RSSI下限判决阈值ThRSSI1和预设RSSI上限判决阈值ThRSSI2之间，其中ThRSSI1<ThRSSI2；是，则所检测天线收到的上行信号正常；
若当前所接收到的信号强度指示RSSI值<ThRSSI1，表示所检测天线收到的上行信号太弱，则启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
若当前所接收到的信号强度指示RSSI值>ThRSSI2，表示所检测天线收到的上行信号太强，则启动二级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
7.根据权利要求2所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，
所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现天线异常，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
确定所接收到的有用信号与干扰信号比SINR值是否高于该天线所对应的SINR预设判决阈值ThSINR；是，则判定天线信号正常；
否，则启动决策指令并下发至所述信号判决器，要求信号判决器对该天线每间隔预设时间Δt2执行一次用信号与干扰信号比SINR值检测，若SINR值低于ThSINR的累计检测次数达到预设检测次数N，则判定该天线存在异常，启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
8.根据权利要求2所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，
所述信号判决器中，根据所述信号测量信息进行数据分析，以实时监测室分天线是否出现频段减少或频段增加，还用于根据不同异常或故障情况形成不同级别告警信息和决策指令的处理机制包括：
将当次所接收到的有用频段与上一次所接收到的有用频段进行对比，判断同一天线是否存在频段减少或频段增加的情形；
若确定存在频段减少的情形，则判断所减少的频段归属于哪个运营商，然后根据上一次上报的检测结果确定该天线是否有该运营商的信号频段来覆盖，是则启动三级告警上报并生成相应工单发送至网管平台，否则启动一级告警上报并生成相应工单发送至网管平台；
若确定存在频段增加的情形，则判断所增加的频段归属于哪个运营商，然后根据上一次上报的检测结果确定该天线是否有该运营商的信号频段来覆盖，是则启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台，否则启动四级告警上报并生成相应工单发送至网管平台。
9.根据权利要求1所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，还包括信号切换开关，所述信号切换开关分别与所述天线主体单元、所述信号检测器相连接，通过信号切换开关的切换以使信号检测器直接从馈线上获取输入到室分天线的无线射频信号或者从天线主体单元上获取室分天线的无线射频信号。
10.根据权利要求1或9所述具备自动室分监测功能的天线系统，其特征在于，所述供电单元可通过输入到室分天线的馈线进行充电。
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